Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. = K K K M. s 2 3s 2 KK P

Samankaltaiset tiedostot
3. kierros. 2. Lähipäivä

Hyvyyskriteerit. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 8: Säädetyn järjestelmän hyvyys aika- ja taajuustasossa, suunnittelu taajuustasossa, kompensaattorit

Systeemin käyttäytyminen. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Systeemin navat ja nollat. Systeemin navat ja nollat

Digitaalinen Signaalinkäsittely T0125 Luento

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Tehtävä 1. Vaihtoehtotehtävät.

ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 8: Säädetyn järjestelmän hyvyys aika- ja taajuustasossa, suunnittelu taajuustasossa, kompensaattorit

12. Stabiilisuus. Olkoon takaisinkytketyn vahvistimen vahvistus A F (s) :

H(s) + + _. Ymit(s) Laplace-tason esitykseksi on saatu (katso jälleen kalvot):

Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Taajuusanalyysi. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi

Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Taajuusanalyysi. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi

Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu. Vinkit 1 a

Elektroniikka, kierros 3

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi

PID-sa a timen viritta minen Matlabilla ja simulinkilla

z muunnos ja sen soveltaminen LTI järjestelmien analysointiin

Osatentti

Säätötekniikan matematiikan verkkokurssi, Matlab tehtäviä ja vastauksia

Boost-hakkuri. Hakkurin tilaesitykset

Aikatason vaste vs. siirtofunktio Tehtävä

Y (s) = G(s)(W (s) W 0 (s)). Tarkastellaan nyt tilannetta v(t) = 0, kun t < 3 ja v(t) = 1, kun t > 3. u(t) = K p y(t) K I

4. kierros. 1. Lähipäivä

Y (z) = z-muunnos on lineaarinen kuten Laplace-muunnoskin

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

17. Differentiaaliyhtälösysteemien laadullista teoriaa.

Dynaamisten systeemien teoriaa. Systeemianalyysilaboratorio II

Alias-ilmiö eli taajuuden laskostuminen

TRIGONOMETRISTEN FUNKTIOIDEN KUVAAJAT

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin

Osatentti

= vaimenevan värähdysliikkeen taajuus)

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

MATLAB harjoituksia RST-säädöstä (5h)

KOMPLEKSIANALYYSI I KURSSI SYKSY exp z., k = 1, 2,... Eksponenttifunktion z exp(z) Laurent-sarjan avulla

ELEC-C1230 Säätötekniikka 10. laskuharjoitus Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu

Harjoitus 6: Simulink - Säätöteoria. Syksy Mat Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

2 Pistejoukko koordinaatistossa

3. kierros. 1. Lähipäivä

Moottorin säätö. Miikka Ihonen 67367P Sampo Salo 79543L Kalle Spoof 83912K John Boström 83962B Venla Viitanen 84514C

MASSASÄILIÖN SIMULOINTI JA SÄÄTÖ Simulation and control of pulp tank

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Kompleksianalyysi, viikko 6

Esimerkki 1 Ratkaise differentiaaliyhtälö

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros Vaimennetun heilurin tilanyhtälöt on esitetty luennolla: θ = g sin θ r θ

2. Funktiot. Keijo Ruotsalainen. Mathematics Division

Tilaesityksen hallinta ja tilasäätö. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 6: Tilasäätö, tilaestimointi, saavutettavuus ja tarkkailtavuus

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

Tekijä Pitkä matematiikka Pisteen (x, y) etäisyys pisteestä (0, 2) on ( x 0) Pisteen (x, y) etäisyys x-akselista, eli suorasta y = 0 on y.

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

Ympyrän yhtälö

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Värähdysliikkeet. q + f (q, q, t) = 0. q + f (q, q) = F (t) missä nopeusriippuvuus kuvaa vaimenemista ja F (t) on ulkoinen pakkovoima.

6. Differentiaaliyhtälösysteemien laadullista teoriaa.

b) Määritä/Laske (ei tarvitse tehdä määritelmän kautta). (2p)

Sini- ja kosinifunktio

MATEMATIIKAN JAOS Kompleksianalyysi

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 6 Maanantai

Luento 7. LTI-järjestelmät

ELEC-C1230 Säätötekniikka

1 Vastaa seuraaviin. b) Taajuusvasteen

SEISOVA AALTOLIIKE 1. TEORIAA

2. kierros. 2. Lähipäivä

ELEC-C1230 Säätötekniikka

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2017 Harjoitus 8, ratkaisuista

Epähomogeenisen yhtälön ratkaisu

Luento 14: Periodinen liike, osa 2. Vaimennettu värähtely Pakkovärähtely Resonanssi F t F r

Funktio 1. a) Mikä on funktion f (x) = x lähtöjoukko eli määrittelyjoukko, kun 0 x 5?

1 Kompleksiluvut. Kompleksiluvut 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 7

Analogiatekniikka. Analogiatekniikka

Kuva 1. Vastus (R), kondensaattori (C) ja käämi (L). Sinimuotoinen vaihtojännite

Hakkuritehola hteet Janne Askola Jari-Matti Hannula Jonas Nordfors Joni Kurvinen Semu Mäkinen

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Matematiikan tukikurssi

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

Yksinkertaisin järjestelmä

Differentiaaliyhtälöt II, kevät 2017 Harjoitus 5

* Trigonometriset funktiot suorakulmaisessa kolmiossa * Trigonometristen funktioiden kuvaajat

Ratkaise tehtävä 1 ilman teknisiä apuvälineitä! 1. a) Yhdistä oikea funktio oikeaan kuvaajaan. (2p)

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

1 Kompleksiluvut 1. y z = (x, y) Kuva 1: Euklidinen taso R 2

8. kierros. 1. Lähipäivä

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi

PD-säädin PID PID-säädin

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

3 Yleinen toisen asteen yhtälö ja epäyhtälö

ELEC-C Sovellettu digitaalinen signaalinkäsittely. Äänisignaalien näytteenotto ja kvantisointi Dither Oskillaattorit Digitaalinen suodatus

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Lauri Karppi j SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI.

B. 2 E. en tiedä C ovat luonnollisia lukuja?

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

Transkriptio:

Säädön kotitehtävä vk3 t. 1 a) { Y =G K P E H E=R K N N G M Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. G R s = Y R = GK P s 1 = KK 1 GK P K N G P M s 2 3s 2 KK P K N K M G H s = Y H = G =K 1 GK P K N G M s 1 s 2 3s 2 KK P K N K M G N s = Y N = K GK P N = K 1 GK P K N G P K N K M s 1 s 2 3s 2 KK P K N K M b) Mittaushäiriö N kymmenesosaan, muiden osuudet samoja K N saa vaihtaa K N 0.1 K N c) Staattinen vahvistus tarkoittaa vahvistusta, kun prosessi tasaantuu. Y =G H K P R K P K N N 1 K P K N G G M = K s 1 H K P R K P K N N s 1 s 2 KK P K N K M K s 1 K P R KK P R Kun s 0 Y = =0.2 (häiriötä ei huomioida) s 1 s 2 KK P K N K M KK P K N K M 2 Tulos vastaa simuloitua. Vahvistus on siis Y R = 0.2 1 0.2 Simulaatiot: Ideaalinen

Häiriöllä

t. 2 a) Reaalisilla navoilla ulostulossa näkyy kaunista siniaaltoa ja kompleksisilla muoto vääristyy. Reaaliset navat Komleksiset navat

b) Referenssit: 1 napa, hyvyysluku ja ominaistaajuus 1 2 napaa, hyvyysluku ja ominaistaajuus 1 Ominaistaajuus vaikuttaa signaalin amplitudiin ja taajuuteen (mitä isompi om.taajuus, sitä isompi amplitudi ja pienempi aallonpituus) 1 napa, omega 100-kertainen 2 napaa, omega 100-kertainen Hyvyysluvun pienentäminen pienentää amplitudia, mutta taajuus pysyy samana (sekä 1- että 2-napaisella systeemillä)

1 napa, hyvyysluku 9-kertainen 2 napaa, hyvyysluku 9-kertainen Vaimennussuhde -reaaliset neg. navat: ylivaimennettu, vaimennus yli 1 -kaksinkertainen reaalinen negatiivinen napapari: kriittinen vaimennus, vaimennus 1 -aidosti kompleksinen vas.puolitason napapari: alivaimennus, 0-1 -navat imaginaariakselilla: harmoninen värähtelijä, vaimennus 0 c) jos oikeassa puolitasossa on nollia, räjähtää systeemi käsiin -stabiili systeemi, jos navat vasemmassa puolitasossa -asymptoottinen stabiilisuus: kaikki navat aidosti vasemmalla -marginaalinen stabiilisuus: yksinkertainen napapari imaginaariakselilla -epästabiili, jos yksikin napa oikeassa puolitasossa tai useampikertainen napa imaginaariakselilla -jos napana aito kompleksilukupari --> värähtely -vaimeneminen sitä nopeampaa, mitä kauempana napa imaginaariakselilta -värähtelyn taajuus kasvaa navan etääntyessä reaaliakselista, systeemi ei siis värähtele, jos reaaliset navat -->systeemi sitä nopeampi, mitä kauempana navat origossa d) -nollat vaikuttavat alkukäyttäytymiseen -jos yksikin nolla oikealla, systeemi ei-minimivaiheinen -jos kaikki nollat vasemmalla, systeemi on minimivaiheinen (vaste käy negatiivisen puolella) esim. 2-napainen systeemi (vaikutus alkukäyttäytymiseen): ei nollia 1 nolla 2 nollaa d) -hitaus -jos pieni napa, systeemi on hidas, voidaan kompensoida aikaansaamalla vastaava nolla (binomi sievenee pois siirtofunktiosta) -myös värähtelyn voi kompensoida vastaavasti (lähellä oleva nolla riittää)

t.3 stabiilisuus Jos avoimen silmukan Nyquistin diagrammi kiertää pisteen -1 vastapäivään yhtä monta kertaa kuin oikeassa puolitasossa on napoja, on systeemi stabiili. vahvistusvara jos negatiivisen reaaliakselin leikkauspiste on -a, niin vahvistusvara on vaihevara piirretään jana origosta yksikköympyrän ja diagrammin leikkauspisteeseen vaihevara on kulma janan ja negatiivisen reaaliakselin välissä viive viive saa aikaan spiraaleja origon ympärille suurempi viive aiheuttaa suuremman spiraalin 1 a kuva nyqvistin diagrammista enemmän viivästetylle siirtofunktiolle

asteluku kun asteluku nimittäjässä on yhtä matalampi kuin osoittajassa on nyquistin diagrammi oheisten kaltainen t.4 Simuloitiiin systeemiä erilaisilla arvoilla ja päädyttiin parhaaseen tulokseen arvoilla: -P=0,25 -I=0,005 -D=0,15 Näillä arvoilla (kuvissa sinisellä) vaste saadaan hyvin nopeasti staattisen tilan arvoon 100 ilman alun piikkiarvoja. Muutos tapahtuu toki nopeasti, mikä ei kaikille mekaanisille osille välttämättä ole hyväksi.

Muuttamalla yksitellen säätimen eri parametreja saatiin oheiset kuvaajat. (sin. ideaalinen, pun. suuremmalla arvolla ja vihreä pienemmällä arvolla) P:n muutos -kasvattaminen tekee alkuun piikin, joka tasoittuu nopeasti -pienentäminen saa aikaan staattisen tilan arvon alenemisen I:n muutos -kasvattaminen aiheuttaa värähtelyä -pienentäminen ei vaikuta juurikaan, alkuun suurempi häiriöpiikki

D:n muutos -kasvattaminen aiheuttaa alkuun piikin, mutta vaste tasoittuu nopeasti -pienentäminen tuo vaimenevan värähtelyn -molemmissa huippuarvo on lähes kaksinkertainen tasaantuneeseen arvoon nähden